中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：虛擬電廠是一種通過先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式電源DG（distributed generator）、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車等分布式能源資源DER（Distributed Energy Resource）的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，以作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場和電網(wǎng)運(yùn)行的電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)。虛擬電廠概念的核心可以總結(jié)為“通信”和“聚合”。虛擬電廠的關(guān)鍵技術(shù)主要包括協(xié)調(diào)控制技術(shù)、智能計(jì)量技術(shù)以及信息通信技術(shù)。虛擬電廠最具吸引力的功能在于能夠聚合DER參與電力市場和輔助服務(wù)市場運(yùn)行，為配電網(wǎng)和輸電網(wǎng)提供管理和輔助服務(wù)。
“虛擬電廠”這一術(shù)語最早出現(xiàn)于1997年?！疤摂M”即意味著并非實(shí)體，因此虛擬電廠本身并不發(fā)電，而是將電網(wǎng)中大量散落的、可調(diào)節(jié)的電力負(fù)荷整合起來，加入電網(wǎng)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)有效削峰填谷。與此同時(shí)，還可以提供調(diào)頻、調(diào)壓、備用等電力輔助服務(wù)，增強(qiáng)電網(wǎng)安全性。所以，虛擬電廠本質(zhì)上是一套軟件平臺(tái)系統(tǒng)，它聚合了現(xiàn)有的分布式資源，并通過協(xié)同控制，參與電力市場。
運(yùn)行模式
在需求響應(yīng)方面：建立一個(gè)平臺(tái)，把各類可調(diào)負(fù)荷資源匯聚，根據(jù)電網(wǎng)削峰填谷的需求，進(jìn)行線上填報(bào)，計(jì)劃下發(fā)，執(zhí)行反饋，類似于線上工單派單系統(tǒng)。電網(wǎng)給調(diào)度指令計(jì)劃，需求響應(yīng)調(diào)控計(jì)劃，提前幾天/幾周把計(jì)劃發(fā)下來。負(fù)荷集成商，虛擬電廠運(yùn)營商，會(huì)把計(jì)劃告訴客戶，哪些時(shí)段把負(fù)荷停掉，把用電負(fù)荷降下來。
商業(yè)模式
虛擬電廠目前的商業(yè)模式仍處于探索階段?，F(xiàn)階段主要的盈利模式為通過需求側(cè)響應(yīng)賺取輔助服務(wù)費(fèi)用后的分成。虛擬電廠運(yùn)營商和負(fù)荷聚合商通過聚合電力用戶可調(diào)負(fù)荷，利用可控負(fù)荷進(jìn)行需求側(cè)響應(yīng)或參與輔助服務(wù)，響應(yīng)補(bǔ)貼和容量補(bǔ)貼即為總體收入。虛擬電廠運(yùn)營商獲得收入后需與電力用戶進(jìn)行分成，政策并不限定分成比例。
現(xiàn)貨交易市場開放，虛擬電廠可調(diào)能力比火電廠調(diào)節(jié)能力更強(qiáng)，更快，更精準(zhǔn)，虛擬電廠的優(yōu)勢凸顯。在該背景下，虛擬電廠運(yùn)營商的商業(yè)模式不只是參與輔助市場，還可以通過現(xiàn)貨，市場化交易機(jī)制去盈利。參與現(xiàn)貨市場盈利主要來自于現(xiàn)貨交易的差價(jià)?，F(xiàn)貨市場報(bào)價(jià)機(jī)制來自于電力供需關(guān)系，可以控制和協(xié)同集成上來的可調(diào)負(fù)荷，同時(shí)增配儲(chǔ)能，分布式能源，形成集合體。如果對(duì)區(qū)域內(nèi)整體負(fù)荷的預(yù)測能力強(qiáng)，制定的報(bào)價(jià)策略更具有優(yōu)勢，差價(jià)就越大。具體的盈利情況，取決于電力現(xiàn)貨交易的頻次活躍度，區(qū)域范圍內(nèi)電力供需關(guān)系等等。
虛擬電廠有何作用？
首先，可緩解分布式發(fā)電的負(fù)面效應(yīng)，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。虛擬電廠對(duì)大電網(wǎng)來說是一個(gè)可視化的自組織，既可通過組合多種分布式資源進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)；又可通過調(diào)節(jié)可控負(fù)荷，采用分時(shí)電價(jià)、可中斷電價(jià)及用戶時(shí)段儲(chǔ)能等措施，實(shí)現(xiàn)節(jié)能儲(chǔ)備。虛擬電廠的協(xié)調(diào)控制優(yōu)化大大減小了以往分布式資源并網(wǎng)對(duì)大電網(wǎng)造成的沖擊，降低了分布式資源增長帶來的調(diào)度難度，使配電管理更趨于合理有序，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
其次，可高效利用和促進(jìn)分布式能源發(fā)電。近年來，我國分布式光伏、分散式風(fēng)電等分布式能源增長很快，其大規(guī)模、高比例接入給電力系統(tǒng)的平衡和電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來一系列挑戰(zhàn)。如果這些分布式發(fā)電以虛擬電廠的形式參與大電網(wǎng)的運(yùn)行，通過內(nèi)部的組合優(yōu)化，可消除其波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響，實(shí)現(xiàn)高效利用。同時(shí)，虛擬電廠可以使分布式能源從電力市場中獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，縮短成本回收周期，吸引和擴(kuò)大此類投資，促進(jìn)分布式能源的發(fā)展。
最后，可以以市場手段促進(jìn)發(fā)電資源的優(yōu)化配置。虛擬電廠最具吸引力的功能就在于能夠聚合多種類型的分布式資源參與電力市場運(yùn)行。虛擬電廠充當(dāng)分布式資源與電力調(diào)度機(jī)構(gòu)、與電力市場之間的中介，代表分布式資源所有者執(zhí)行市場出清結(jié)果，實(shí)現(xiàn)能源交易。從其他市場參與者的角度來看，虛擬電廠表現(xiàn)為傳統(tǒng)的可調(diào)度發(fā)電廠。由于擁有多樣化的發(fā)電資源，虛擬電廠既可以參與主能量市場，也可以參與輔助服務(wù)市場，參與多種電力市場的運(yùn)營模式及其調(diào)度框架，對(duì)發(fā)電資源的廣泛優(yōu)化配置起到積極的促進(jìn)作用。
3、我國虛擬電廠發(fā)展現(xiàn)狀如何？
1997以來，虛擬電廠受到北美、歐洲多個(gè)國家的廣泛關(guān)注。各國的項(xiàng)目不同、應(yīng)用場景不同，因此對(duì)虛擬電廠的研究側(cè)重點(diǎn)也不一樣：歐洲以分布式電源的聚合為主，參與電力市場交易，打造持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的商業(yè)模式；北美地區(qū)的虛擬電廠主要基于需求響應(yīng)發(fā)展而來，兼顧可再生能源的利用，希望通過自動(dòng)需求響應(yīng)和能效管理來提高綜合能源的利用效率，因此可控負(fù)荷占據(jù)主要成分；日本側(cè)重于用戶側(cè)儲(chǔ)能和分布式電源，以參與需求響應(yīng)為主。
我國的虛擬電廠以負(fù)荷側(cè)資源調(diào)節(jié)為主，發(fā)展歷程始于2016年，江蘇率先從需求側(cè)管理的層面進(jìn)行嘗試，開展了全球單次規(guī)模最大的需求響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)的快速精準(zhǔn)穩(wěn)控切負(fù)荷。2019年，國網(wǎng)冀北電力的虛擬電廠（以下簡稱“冀北虛擬電廠”）示范工程投運(yùn)，參與華北（京津唐）調(diào)峰輔助服務(wù)市場。同年，上海建設(shè)了黃浦智能樓宇，參與需求側(cè)管理。2019年年底，經(jīng)國家能源局批復(fù)，華北能源監(jiān)管局印發(fā)了《第三方獨(dú)立主體參與華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場規(guī)則（試行）》，冀北虛擬電廠作為我國首個(gè)以市場化方式運(yùn)營的虛擬電廠示范工程投運(yùn)。
目前我國江蘇、上海開展的虛擬電廠實(shí)踐處于應(yīng)用模式的第一階段——邀約型，主要服務(wù)于需求響應(yīng)，開展需求側(cè)管理。國網(wǎng)冀北電力正在探索第二階段——市場型虛擬電廠，旨在提升系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)連續(xù)閉環(huán)調(diào)控和市場運(yùn)營，面向源荷儲(chǔ)各類可調(diào)節(jié)資源。第三階段的虛擬電廠有很強(qiáng)的自主性，因此被稱為自主型虛擬電廠，可以在成熟電力市場環(huán)境下長期商業(yè)運(yùn)營。
今年，深圳也建成了虛擬電廠管理平臺(tái)，這是國內(nèi)首家虛擬電廠管理中心，標(biāo)志著深圳虛擬電廠即將邁入快速發(fā)展新階段，也意味著國內(nèi)虛擬電廠從初步探索階段向?qū)嵺`階段邁出重要一步。
政策方面，目前我國國家層面沒有出臺(tái)專項(xiàng)的虛擬電廠政策，省、市級(jí)層面僅有山西、上海、廣州等出臺(tái)了相關(guān)文件。廣東省基于較好的電力市場環(huán)境，廣州市發(fā)布了具體的實(shí)施方案，按照需求響應(yīng)優(yōu)先、有序用電保底的原則，進(jìn)一步探索市場化需求響應(yīng)競價(jià)模式，以日前邀約型需求響應(yīng)起步，逐步開展需求響應(yīng)資源常態(tài)參與現(xiàn)貨電能量市場交易和深度調(diào)峰。2022年6月，山西省能源局發(fā)布《虛擬電廠建設(shè)與運(yùn)營管理實(shí)施方案》，成為首份省級(jí)虛擬電廠實(shí)施方案。
01、虛擬電廠相關(guān)政策
02、國內(nèi)企業(yè)在虛擬電廠布局情況
03、國內(nèi)外虛擬電廠對(duì)比分析
4、為何要發(fā)展虛擬電廠？
虛擬電廠“彈性電力”的出現(xiàn)，于現(xiàn)階段的電網(wǎng)調(diào)控而言，是一種在不增加額外的基礎(chǔ)設(shè)施下環(huán)保且經(jīng)濟(jì)的方案。就像是共享經(jīng)濟(jì)中對(duì)閑置資源剩余價(jià)值的再利用，提高資源的復(fù)用率，虛擬電廠則是通過信息化協(xié)調(diào)，將資源高效優(yōu)化利用。下面主要從經(jīng)濟(jì)性角度介紹虛擬電網(wǎng)：
根據(jù)國網(wǎng)推算，通過建設(shè)煤電機(jī)組滿足經(jīng)營區(qū)內(nèi)5%的峰值負(fù)荷，需要投資4000億元，并且尖峰負(fù)荷一年內(nèi)可能僅會(huì)遇到有限的幾次，為滿足幾次尖峰而建設(shè)的煤電機(jī)組實(shí)際上利用率會(huì)比較低，而通過虛擬電廠的建設(shè)、運(yùn)營與激勵(lì)，大約僅需煤電投資的1/10。
2021年浙江省國網(wǎng)平湖市供電公司構(gòu)建了一個(gè)定位精準(zhǔn)、需求精準(zhǔn)、分配精準(zhǔn)、方案精準(zhǔn)的虛擬電網(wǎng)響應(yīng)模式。在2021年夏季用電高峰期間，隨著虛擬電廠項(xiàng)目推進(jìn)，將可實(shí)現(xiàn)該市全域調(diào)峰2萬至3萬千瓦。以建設(shè)100萬千瓦虛擬電廠資源池計(jì)算，預(yù)計(jì)每年可節(jié)約3億元電網(wǎng)新建投資成本，提高清潔能源消納空間9600萬千瓦時(shí)電量，按生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《2019年度減排項(xiàng)目中國區(qū)域電網(wǎng)基準(zhǔn)線排放因子》中華東區(qū)域碳排放因子計(jì)算，可減少碳排放約7.6萬噸。
2021年11月，由南方電網(wǎng)深圳供電局、南方電網(wǎng)科學(xué)研究院聯(lián)合研發(fā)，國內(nèi)首個(gè)網(wǎng)地一體虛擬電廠運(yùn)營管理平臺(tái)（以下簡稱“虛擬電廠平臺(tái)”）近日在深圳試運(yùn)行。深圳供電局通過該平臺(tái)向10余家用戶發(fā)起電網(wǎng)調(diào)峰需求，深圳能源售電公司代理的深圳地鐵集團(tuán)站點(diǎn)、深圳水務(wù)集團(tuán)筆架山水廠參與響應(yīng)。隨后，深圳地鐵、深圳水務(wù)在保證正常安全生產(chǎn)的前提下，按照計(jì)劃精準(zhǔn)調(diào)節(jié)用電負(fù)荷共計(jì)3000千瓦，相當(dāng)于2000戶家庭的空調(diào)用電。
